光声法

 

一种非破坏性厚度测试依靠光声原理。1877年,AlexanderGr1Bell发现在特定的环境,光波的干涉将产生声音。在半导体厚度应用中,一束激光被转换成细微的声音,依次在品圆表面上两个表面反射。通过测量在两个脉冲间的反射延迟,就能计算出其厚度。

 

结深

 

器件的关键参数之一是各类掺杂区域的结深。这一参数能在每一掺杂步骤后测量。整个测量是离线执行的,也就是说,必须将测试晶圆或器件拿到测量机器上或测量实验室中。

 

凹槽和染色

 

测量结深的传统方法是使用凹槽(或斜面)和染色技术进行测量的。凹槽或斜面法是将节点暴露,使其相对于水平面易于观察和测量的机械方法(参见下图)。对于极浅的节点,既需要凹槽又需要斜面来暴露节点。

 

对于肉眼节点本身是不可见的。可通过两种称为节点染色的技术实现节点可视化。这两种方法都利用了N型和p型区域电特性不同的特点。第一种技术:刻蚀技术,它先将氢氟酸和水的混合物滴到节点处(参见下图),然后用灯光直接照射暴露的节点。光和热促使空穴和电子在不同区域中的移动,移动的结果是氢氟酸和水的混合物在N型区域的刻蚀率较高,使其出现暗色斑点。

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第二种技术是电解染色,一种含铜的混合物被直接滴到暴露的节点处,然后同样用灯光照射节点,这样便形成一个电池,节点电极作为电池电极,铜溶液作为电解液起连接作用,这种液体的流动使铜在节点一侧的N型掺杂区域形成镀层。

 

曝光和节点染色后,最后一步是厚度测量。许多种方法在此都可以应用,包括光学干涉法和扫描电镜法。

 

扫描电镜厚度测量

 

扫描电镜(SEM)技术能够用来测量结深和薄膜厚度。晶圆在节点破损位置刨开,暴露的品圆节点可通过以下所述的任一方法染色出来。

 

将暴露的横截面放置在扫描电镜电子束下,与晶圆表面成直角然后照相。结深由相片和扫描电镜比例因子来决定(参见下图)。扫描电镜、凹槽和染色的方法提供了一个可视的节点和侧面扩散区域,这是其他方法所没有的。

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扩散电阻测试法

 

扩散电阻测试法(SRP)是一项技术,它也可用于测量结深。当探针穿过节点时,它会探测到导电类型的变化(N型和p型),运用这一信息,在绘制轮廓曲线时也能得到结深(参见下图)

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二次离子质谱法

 

一个二次离子质谱(SIM)仪利用能从表面原子产生二次离子的能源来轰击晶圆表面,它能探测节点区域的掺杂物。此仪器在一层一层地去除表面甚至整个节点同时进行检测,当掺杂原子从光束中消失时就可经过一定转换得到结深。

 

扫描电容显微镜

 

原子力显微镜(AFM)的一个功能是进行电容测量,因为一个掺杂层电容的变化反映了与节点的接近程度,所以它也能用于结深测量。其样品的准备和扩展电阻测试中的方法是一样的。

 

扫描电容显微镜(SCM)提供了10A的精度。并可结合浓度形貌和结深测量技术用于亚微米节点中。

 

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